除了炭黑外,橡膠工業中還有很多補強填充劑,如陶土、重質碳酸鈣、沈澱白炭黑和氣相白炭黑等。
在上述四種補強劑中(氣相白炭黑和沈澱白炭黑都是二氧化矽,也就是壹種,只是生產工藝不壹樣,所以有些差別),白炭黑和炭黑的補強性能是最好的,都是白炭黑比較貴,所以工業生產的時候,除非是對顏色有要求,壹般都是使用炭黑作為補強填充體系。
至於為什麽白炭黑和炭黑的補強性能好,我個人認為,因為橡膠是有機物,主要由C原子和H原子組成,而炭黑裏面的C和白炭黑裏面的Si,在元素周期表中都是屬於同壹列,他們的原子核外面都是4個電子,就是說,他們在橡膠混煉、硫化過程中,可能能夠參與到裏面發生什麽化學反應,能夠與橡膠分子形成鍵,從而增強橡膠分子之間的結合力,而達到補強的效果。
另外,實驗表明,炭黑粒子越小,補強效果越好,是因為粒徑遠小於交聯點鏈段長度時,才能使橡膠分子充分吸附於炭黑表面。粒徑越小,凝膠生成量越多,補強效果也越大。而陶土、重質碳酸鈣再分散,也達不到那個效果,而且陶土和重質碳酸鈣吸濕性強,易結塊,導致它們的分散更加不均勻,而由於木桶效應,測試硫化膠強度的時候,很重要的壹個指標是測量扯斷強度,如果由於分散不均,某個地方有壹個應力集中點,就會更加容易斷裂。
所以,選擇炭黑的時候有幾個重要的指標:
1、灰分
2、325目篩余物
3、水分
如果要求高的話,對灰分會有更高的要求
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